【高考二轮复习】2023年高考化学精讲+精练+小测（全国通用）——专题13 化学工艺流程（测）（原卷版+解析版）

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专题13 化学工艺流程
一、选择题(本题包括15小题，每小题2分，共30分，每小题只有一个选项符合题意）
1．(2023·山东省烟台市高三学业水平诊断考试）一种利用玻璃窑炉替换下的锆废砖(主要成分ZrO2、Y2O3、CaO等)提纯成分ZrO2和Y2O3的工艺流程如下。下列说法错误的是( ）

A．“酸化”过程中加入的硫酸、硫酸铵可用硝酸、硝酸铵代替
B．滤渣1主要成分为CaSO4
C．“中和1”调节pH范围在4~5.5目的是沉淀锆离子
D．整个工艺过程中，硫酸铵可以实现循环利用
2．(2023·江苏省南京市江宁区高三期中）工业上常用芒硝( Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠粗品，生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。一种生产芒硝并进行纯化的流程如下图所示：

下列说法不正确的是( ）
A．Na2SO4·10H2O和煤粉高温下反应所得CO和Na2S的物质的量之比为2∶1
B．“溶解”时需要适当升高温度
C．“操作Ⅰ”是趁热过滤
D．含少量Na2S的乙醇可通过蒸馏的方法回收乙醇
3．(2023·江西省部分学校高三质量检测）Li2CO3是重要的工业原料。以废旧锂离子电池的正极材料(主要含有LiCoO2及少量等)为原料生产Li2CO3的一种工艺流程如图所示：

已知LiCoO2难溶于水，具有强氧化性。
下列说法正确的是( ）
A．滤液1中含有的阳离子主要是Al3+和Na+
B．“还原”时，参加反应
C．滤渣主要是Fe(OH）3，滤液2中仅含有一种溶质
D．“沉钴”离子方程式为Co2++HCO3-= CoCO3↓+2H+
4．(2023·山东省临沂市高三期中）一种以辉钼矿(主要成分是MoS2，还含有NiS、PbS、SiO2和Fe的氧化物等杂质)为原料生产四钼酸铵晶体[(NH4)2Mo4O13•2H2O]的工艺流程如图所示。

已知：“酸浸”时，MoO3转化为MoO22+；“除杂”后钼元素以MoO42-存在；Ni3+可将水氧化。
下列说法错误的是( ）
A．“焙烧”时产生的尾气可用石灰乳吸收
B．滤渣I的主要成分是SiO2，PbSO4
C．“酸浸”时，H2O2将Fe2+、Ni2+氧化为Fe3+和Ni3+
D．“结晶”时，发生的反应为2NH4++4MoO42-+6H+=(NH4)2Mo4O13•2H2O↓+H2O
5．(2023·江苏省高三第二次大联考）亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]是一种黄色颜料。以含铁废水[主要成分为Fe2(SO4)3，含少量NiSO4、CuSO4等]为原料合成亚铁氰化钾的工艺流程如下：

下列说法不正确的是( ）
A．“调pH”时选用的试剂X可以是Fe2O3或Fe(OH)3
B．“还原”后可用KSCN溶液检验Fe3+是否被完全还原
C．“反应”时Fe2+提供孤电子对给予形成配位健
D．“滤渣Ⅱ”的主要成分是CaCO3
6．(2022·山东省泰安教育发展中心高三模拟)黄铜灰渣(含有Cu 、Zn、CuO、ZnO及少量FeO、Fe2O3)生产硝酸铜溶液的流程如图，下列说法不正确的是( )

A．“浸取”时适当提高硫酸浓度可加快反应速率
B．若反应中所加Zn过量，所得Cu(NO3)2溶液中含Zn(NO3)2杂质
C．滤液II含Zn2+、Fe2+、Fe3+、SO42-等离子
D．由Cu(NO3)2溶液制备Cu(NO3)2·3H2O，采用蒸发结晶的操作
7．(2022·山东省普通高中名校高三大联考)重铬酸钠在工业生产上具有广泛用途。一种以铬铁矿(含FeCr2O4及少量Al2O3、SiO2等)为原料制备Na2Cr2O7的工艺流程如下：

已知滤渣1为Fe2O3。下列说法错误的是( )
A．流程中可循环使用的物质有CO2
B．滤渣2的成分是Al(OH)3和H2SiO3
C．“调pH”是向溶液中加NaOH使pH增大，促进氧化还原反应进行
D．“高温焙烧"发生的主要反应为4FeCr2O4+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2
8．(2022·江苏省高邮市高三学情调研)工业利用含镍废料(以镍铁钙合金为主)制取NiC2O4(草酸镍)，再经高温煅烧NiC2O4制取Ni2O3的流程如图所示。已知：NiC2O4、CaC2O4均难溶于水；Fe3+完全沉淀的pH约为3.7。下列说法正确的是( )

A．酸溶时，可加入大量硫酸来提高“酸溶”效率
B．调pH时，加入Na2CO3溶液，目的是使Fe3+转化为Fe2(CO3)3沉淀
C．沉镍时，发生反应的离子方程式为：Ni2++C2O42-=NiC2O4↓
D．煅烧时，反应的化学方程式为：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑
9．(2022·山东省济南市一模)工业上以黄铁矿(主要成分为FeS2，含有少量NiS、CuS、SiO2等杂质)为原料制备K4[Fe(CN)6]•3H2O，工艺流程如图：

下列说法错误的是( )
A．“焙烧”时氧化产物有Fe2O3和SO2
B．“调pH”分离Fe3+与Cu2+、Ni2+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
C．“溶液Ⅰ”中主要反应的离子方程式为6OH-+6HCN+Fe2+=[Fe(CN)6]4-+6H2O
D．“一系列操作”为过滤、洗涤、干燥
10．(2022·山东省临沂市一模)工业上可用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，工艺流程如下：

已知反应炉中部分H2S发生反应：2H2S+3O22SO2+2H2O。下列说法错误的是( )
A．可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫
B．每回收32g单质硫，理论上消耗氧气的体积为33.6l(标准状况)
C．催化转化器中发生的反应为SO2+2H2S3S+2H2O
D．为提高H2S转化为S的比例，理论上应控制反应炉中H2S的转化率约为
11．(2022·福建省漳州市二模)高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性，是一种环保、高效、多功能的饮用水处理剂，可以用如下流程进行制备。下列说法正确的是( )

A．“酸溶”前，可用热的Na2CO3溶液处理铁屑表面的油污
B．“氧化”过程的离子方程式为2Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O
C．“制备Na 2FeO4”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：3
D．“转化”中析出K2FeO4晶体的原因可能是相同条件下其溶解度大于Na 2FeO4
12．(2022·山东省菏泽市一模)某新型纳米材料氧缺位铁酸盐ZnFe2Ox(3
下列说法正确的是( )
A．浸取时，为了提高酸浸效率，可以延长浸取时间或将稀硫酸换成浓硫酸
B．“除杂”过程中有加入足量锌粉等操作，与锌粉反应的离子只有Pb2+和Cu2+
C．除去SO2时，ZnFe2Ox在反应中表现了氧化性
D．ZnFe2O4与H2反应制得1molZnFe2Ox时转移电子(8-2x)mol
13．(2022·山东省日照市一模)以黄铁矿(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如下。下列说法错误的是( )

A．酸浸过程得到的滤液中含有Mn2+、Fe3+，则该过程中主要反应的离子方程式是3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn 2++2Fe3++4S+6H2O
B．滤渣1的成分中含有S和SiO2
C．酸浸和沉锰操作均应在较高温度下进行
D．调pH的目的是除去Fe3+、Al3+
14．(2022·福建省福州市二模)在我国，粉煤灰排放量是仅次于尼矿的工业固废。粉煤灰的主要组成为Al2O3、SiO2，含少量Fe2O3、CaO等，可利用酸碱联合法回收粉煤灰中Al2O3和SiO2，回收流程如下图所示。

已知：低温拜尔法反应原理之一为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH、2Al(OH)3Al2O3+3H2O。下列说法错误的是( )
A．水浸后，溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到粗硫酸铝晶体
B．滤渣的主要成分为SiO2
C．还原焙烧的主要反应为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑
D．低温拜尔法所得滤液不可循环利用
15．碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”；锡酸钠(Na2SnO3)可用于制造陶瓷电容器的基体。以锡碲渣(主要含Na2SnO3和Na2TeO3)为原料，回收锡酸钠并制备碲单质的流程图如下，下列说法错误的是( )
已知：锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。

A．在生产过程中，要将锡碲渣粉碎，其目的是增大锡碲渣的碱浸速率和浸出率
B．“氧化”时，反应的离子方程式为2Na++TeO32-+H2O2=Na2TeO4↓+H2O
C．“氧化”的温度应该越高越好，因为温度越高化学反应速率越快
D．以石墨为电极电解Na2TeO3溶液可获得Te，电解过程中阴极上的电极反应为：TeO32-+4e-+3H2O= e+6OH-
二、非选择题(本题包括7小题，共70分）
16．(10分）(2023·河北省邯郸市部分学校高三联考)钯(Pd)是一种重要的金属，在很多领域有着重要的用途。一种由废钯催化剂(主要成分是Pd、PdO、、、碳与其他有机物)制取金属钯的工艺流程如下，其中Pd、H2PdCl4、(NH4)2PdCl4为前一步流程的产物。

回答下列问题：
(1)“焙烧”的目的是_________，若在实验室焙烧，所用陶瓷仪器是_________。
(2)“还原”时，PdO被HCOOH还原为单质，写出该反应的化学方程式：_________。
(3)已知王水的成分是浓硝酸与浓盐酸以体积比为混合液，“酸浸”时反应的化学方程式为_________。
(4)滤渣的成分为_________(填化学式)。
(5)沉钯时。加入过量NH4Cl的原因是_________。
(6)钯是一种优良的储氢金属，忽略过程的损失，用热还原得到的的质量比理论值略高，其原因是_________。
17．(8分）(2023·福建省德化一中、永安一中、漳平一中三校协作体高三联考)钌(Ru)是一种极其昂贵的稀有贵金属，广泛应用于电子、航空航天、石油化工、有机合成等领域。钌的矿产资源很少，因此从含钌废液中回收钌尤为重要。某含钌的废渣主要成分为Ru、Pb、SiO2、Bi2O3，回收钌的工艺流程如下：

(1)“氧化碱浸”时，两种氧化剂在不同温度下对钌浸出率和渣率(渣率指熔炼过程中产生的渣量与处理物料量的比值百分数)的影响分别如图1、图2所示，则适宜选择的氧化剂为_________；最佳反应温度为_________。

(2)滤液1中溶质的主要成分包括Na2RuO4、NaBiO2、Na2PbO2等，其中Si的存在形式为_________(填化学式)；Bi2O3转化为NaBiO2的离子反应方程式为_________。
(3)滤液1先用盐酸调节滤液pH，后用甲酸“还原”提取钌并同时生成CO32-，则该过程的离子方程式为_________；“蒸馏”过程中还原剂与氧化剂的物质的量之比为_________。
(4)“吸收”过程产生的气体X经Y溶液吸收后，经进一步处理可以循环利用，则X和Y的化学式分别为_________、_________。
18．(12分）(2023·江西省九江市十校高三联考)Cr2O3 (铬绿)是一种高级绿色颜料，工业上以铬铁时(主要成分为Cr2O3、SiO2、Al2O3、Fe2O3为原料制备Cr2O3的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
(1)为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施为_________(写出一种即可)
(2)已知焙烧时Al、Si的氧化物转化为可溶性钠盐，“滤液1”的主要成分为Na2CrO4。“滤渣1”的主要成分是_________，Si元素可溶性钠盐的化学式是_________，Cr2O3 “焙烧”时反应的化学方程式为_________。
(3)实验室中进行“操作3”时，下列仪器不需要用到的是_________(填仪器名称)。

(4)常温下，溶液中部分离子的物质的量浓度的对数与pH的关系如图所示。已知溶液中离子浓度时认为沉淀完全。

“滤液1”需加_________(填“酸”或“碱”)“调pH”到标准范围_________以除去杂质。“调pH”过程中，含铝元素化合物转化的离子方程式为_________，含Cr元素化合物转化的离子方程式为_________。
19．(10分）(2023·山东省济南市高三期中联考)一种湿化学氧化法合成高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下：

实验室可利用如图所示装置制取K2FeO4 (夹持装置略)：

已知：K2FeO4可溶于水，在0~5℃的强碱性溶液中较稳定，酸性、弱碱性时易与水反应。
回答下列问题：
(1)用高锰酸钾固体与浓盐酸通过装置A制氯气时，盛放高锰酸钾的仪器名称为_______，装置C中的试剂为_______。
(2)上述装置存在一处缺陷，会导致K2FeO4产率降低，改进的方法是_______。
(3)装置B中首先制备KClO，然后在剧烈搅拌下将90%的Fe(NO3)3分批加入装置B中，充分反应可得K2FeO4溶液，该反应的化学方程式为_______；为了更好地析出K2FeO4，“冷却结晶”时继续补加适量的KOH，作用是_______。
(4)流程中“洗涤、干燥”时用无水乙醇洗涤，主要原因是_______。
(5)对制得的产品进行定量分析时发生的反应有：
FeO42-+ CrO2-+2H2O=CrO42-+ Fe(OH)3↓+OH-
2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O
6 Fe2+ +Cr2O72-+14H+= 2Cr3++6 Fe3+ -+7H2O
称取2.0g制得的K2FeO4产品溶于适量KOH溶液中，加入足量KCrO2，充分反应后过滤，将滤液转移到250mL容量瓶定容。取25.00mL定容后的溶液于锥形瓶，加入稀硫酸酸化，滴加几滴二苯胺磺酸钠做指示剂，用0.1mol∙L-1 (NH4)2FeSO4标准溶液滴定，终点由紫色变为绿色，重复操作2次，平均消耗(NH4)2FeSO4溶液的体积为26.00mL。则标准液应选用_______(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛放，该K2FeO4样品的纯度为_______%。
20．(10分）(2023·江苏省南通市如东县高三学情检测)工业上用含三价钒(V2O5)为主的某石煤为原料(含有Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)，低湿硫酸化焙烧—水浸工艺制备V2O5，其流程如图：

资料：i. VOSO4高温易分解
ii.含磷有机试剂对溶液中离子萃取能力为
iii.含磷有机试剂萃取过程中溶液的浓度越高，萃取率越低，萃取钒效果越差
iv. 10VO2++8H2OH2V10O284-+14H+
v.氢氧化物完全沉淀时溶液的pH表：
沉淀物



完全沉淀
3.2
9.0
4.7
(1) VOSO4中V4+的电子排布式为_______，SO42-有的空间构型是_______。
(2)焙烧过程中向石煤中加硫酸焙烧，将V2O3转化为VOSO4的化学方程式是_______。
(3)预处理过程中先加入Na2SO3溶液进行还原预处理，加入Na2SO3溶液的第一个作用是将V(V)还原为V(IV)减少钒的损失，再用氨水混合并调节溶液pH。
①请用相关离子方程式说明加入Na2SO3的第二个作用_______。
②解释加氨水调节pH≈5的原因是_______。
(4)沉钒过程中先加入NaClO3进行氧化，再加氨水调节pH，铵盐会将H2V10O284-中的钒元素以多钒酸铵[(NH4)2V6O16]的形式沉淀，溶液pH值与沉钒率的关系如图，请结合反应原理解释pH=2.5沉钒率最高的原因是_______。

(5)测定产品中V2O5的纯度：
称取ag产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2 SO4溶液，再加入b1 mL c 1mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO2++2H++ Fe2+=VO2++ Fe3++H2O)。最后用c2mol·L-1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为b2mL，已知MnO4-被还原为Mn2+，假设杂质不参与反应，产品中V2O5的质量分数是_______。
21．(10分）(2023·重庆市拔尖强基联合高三联考）铼(Re)是熔点和沸点较高的金属单质之一，用于制造高效能喷射引擎和火箭引擎。钼酸锂(Li2MoO4）的外观为白色结晶粉末，用于电极材料。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰(主要成分有Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取铼粉和制钼酸锂的流程如下图所示：

已知：
Ⅰ. Re2O7是酸性氧化物，过铼酸(HReO4）是易溶于水的一元强酸，但不具有强氧化性。
Ⅱ.过铼酸铵(NH4ReO4）是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。
回答下列问题：
(1)铼(Re)是第六周期元素，与锰元素族序数相同，价层电子排布相同，则基态Re原子的价电子排布式为_________。
(2)“碱浸”时，Re2O7和MoO3分别与NaOH发生以下反应Re2O7+2NaOH=2NaReO4+H2O、MoO3+2NaOH= Na2MoO4+H2O，则“滤渣I”的主要成分为_________(填化学式)。
(3)“还原”时，被氧化成ZnO22-，铼的化合物被还原生成难溶的2ReO2•2H2O，该反应的离子方程式为_________。
(4)“沉铼”时，加入热NH4Cl溶液至产生白色沉淀，为使沉淀充分析出并分离得到纯净的NH4ReO4晶体，“操作I”包括_________、_________、洗涤、干燥。
(5)“酸化沉钼”过程溶液pH和反应时间对钼酸的析出有很大影响，根据图中数据判断最佳的“酸化沉钼”条件：反应时间为_________min；pH为_________。

(6)不纯的Li2MoO4溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质，可加入Ba(OH）2固体除去SO42-，若溶液中c(MoO42-)=0.4mol·L-1，c(SO42-)=0.01mol·L-1，在结晶前逐渐加入固体，当BaMoO4开始沉淀时，SO42-的去除率是_________%。溶液体积变化可忽略不计，，)
22．(10分）(2023·广东省广州市增城中学、广州华侨、协和中学高三期中联考）V2O5是重要的钒的化合物，在催化剂、储能等领域有重要的应用。石煤灰中含有一定量的钒(Ⅲ)(以V2O3计)，还含有Fe、Si、P等元素的化合物杂质。一种以含钒石煤灰为原料制备高纯V2O5的工艺流程如下：

已知：含钒固体中主要含(NH4)2V6O16，还有含Fe3+、PO43-的化合物以及。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38。
(1)破碎球磨的目的是_______。
(2)请写出VO2+中钒元素的化合价_______。
(3)氧化酸浸后，钒元素以VO2+形式存在，请写出氧化酸浸中核心反应的离子方程式_____。
(4)碱浸的目的是从含钒固体中浸取出钒元素，同时除铁。常温下，该过程中为完全除去铁元素，溶液pH需保持_______以上。
(5)加入2mol/L的MgCl2，溶液除硅、磷时，MgCl2用量与除硅率、除磷率和钒损失率如下图所示：

测MgCl2溶液的用量的最佳值是_______ml，滤渣2的主要成分是_______。
(6)钒的某种氧化物立方晶胞如下图所示，已知该晶胞边长为apm，则该氧化物晶体的密度为_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。